Sáng kiến kinh nghiệm Vận dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán về hỗn hợp sắt và oxit sắt
Dạng hỗn hợp sắt và các oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh:
Ví dụ 3: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Tính m ?
Phân tích đề: Ta coi như trong hỗn hợp X ban đầu gồm Fe và O. Như vậy xét cả quá trình chất nhường e là Fe chất nhận e là O và . Nếu chúng ta biết được số tổng số mol Fe trong X thì sẽ biết được số mol muối Fe(NO3)3 trong dung dịch sau phản ứng. Do đó chúng ta sẽ giải bài toán này như sau:
Giải quyết vấn đề: Số mol NO = 0,06 mol.
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 11,36 (1).
Quá trình nhường và nhận e:
(mol) Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + (2) Từ (1) và (2) ta có hệ: Việc giải hệ này khi một khi biết được 2 trong số 4 yếu tố sẽ giải quyết được yêu cầu của bài toán. Hoặc ta cũng có thể sử dụng phương trình 1 ẩn số để lập theo nguyên tắc trên là: Số mol e (Fe cho) = Số mol e (O nhận) + Số mol e (NO nhận). III. Ưu điểm của việc vận dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán về hỗn hợp sắt và oxit sắt: Giải nhanh, chính xác các bài tập về hỗn hợp sắt và oxit sắt đồng thời có thể áp dụng cho tất cả các bài tập liên quan đến phản ứng oxi hóa - khử trong Hóa học vô cơ mà không cần viết các phương trình hóa học, đáp ứng được yêu cầu về mặt thời gian phù hợp với hình thức kiểm tra đánh giá trong giai đoạn hiện nay. Giải được nhiều bài tập hỗn hợp rất phức tạp mà các phương pháp giải thông thường có thể không giải quyết được hoặc nếu giải quyết được thì phần trình bày rất dài và phức tạp. Việc sử dụng các định luật bảo toàn để giải các bài toán về hỗn hợp sắt và oxit sắt giúp học sinh không phải viết các phương trình hóa học và tính theo phương trình hóa học, hạn chế được nhiều rủi ro về sai sót trong tính toán vì nếu cân bằng chỉ cần cân bằng phương trình hóa học sai thì hệ quả chắc chắn tính toán kết quả sai và với bài toàn phức tạp nhiều phương trình thì việc kiểm tra lại kết quả gặp nhiều khó khăn. IV. Nhược điểm của việc vận dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán về hỗn hợp sắt và oxit sắt: Học sinh phải nắm chắc nội dung và cách vận dụng các định luật phù hợp vào từng dạng toán cụ thể. Học sinh phải nắm vững kiến thức đã học về phản ứng oxi hóa - khử, tính chất của sắt, hợp chất của sắt, axit nitric, axit sunfuric và phải biết phân tích tổng hợp, vận dụng nhiều kiến thức vào một bài toán. Vì vậy phương pháp này được áp dụng chủ yếu cho đối tượng là học sinh khá, giỏi. B. THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI. I. Thuận lợi: Năm học 2014-2015 là năm học đầu tiên triển khai thực hiện Nghị quyết TW lần thứ tám của BCH TW Đảng khóa XI về “Đổi mới căn bản và toàn diện Giáo dục đào tạo” thực hiện đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá kết quả học tập theo định hướng phát triển năng lực học sinh và triển khai quán triệt, thực hiện Nghị quyết Hội nghị lần thứ chín BCH TW khóa XI về “Xây dựng và phát triển văn hóa, con người Việt Nam đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững đất nước”. Tiếp tục thực hiện các cuộc vận động: “Học tập và làm theo tấm gương đạo đức Hồ Chí Minh”; cuộc vận động “Mỗi thầy cô giáo là tấm gương đạo đức, tự học và sáng tạo”; Phong trào thi đua “Xây dựng trường học thân thiện, học sinh tích cực”. Năm học 2014-2015 toàn ngành tổ chức thực hiện điểm Nhấn “Tăng cường xây dựng văn hóa học đường và giáo dục kỷ năng sống cho học sinh” đã tạo tiền đề và khí thế mạnh mẽ ngay từ đầu năm học. Ngay từ đầu năm học, ban giám hiệu và tổ bộ môn đã có triển khai các kế hoạch, chỉ thị năm học; kiểm tra khảo sát theo bộ môn để phân loại đối tượng học sinh, từ đó có biện pháp phụ đạo học sinh yếu kém, bồi dưỡng học sinh khá giỏi. Học sinh trung học phổ thông sau khi được học chương “phản ứng oxi hoá khử ”; “axi sunfuric” ở lớp 10, và phần “ axit nitric” ở lớp 11, đã bắt đầu làm quen với nhiều dạng bài toán phức tạp, trong đó có bài toán về hỗn hợp sắt và các oxit sắt phản ứng với các chất có tính oxi hoá mạnh (như HNO3, H2SO4 đặc nóng...) hoặc cả với những axit mạnh thông thường (như HCl, H2SO4 loãng...). Có nhiều học sinh khá, giỏi đã có kĩ năng giải bài tập này theo phương pháp thông thường (đặt ẩn, lập hệ phương trình). II. Khó khăn: Đối tượng học sinh của trường THPT Vĩnh Định phần đông là học sinh ở vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa thuộc huyện Triệu Phong – tỉnh Quảng Trị nên không có nhiều điều kiện cả về kinh tế và thời gian cho việc học tập. Rất nhiều học sinh lớp 12 vẫn chưa hiểu được bản chất của các phản ứng của hỗn hợp sắt và oxit sắt với các chất có tính oxi hóa mạnh như axit nitric (hoặc axit sunfuric đặc, nóng) là quá trình oxi hoá liên tiếp Fe bằng 2 chất oxi hoá là O và HNO3 (hoặc axit sunfuric đặc, nóng). Đa số học sinh chưa biết cách áp dụng các định luật bảo toàn vào giải toán, đặc biệt là bảo toàn electron trong phản ứng oxi hoá - khử. Mỗi dạng bài tập có nhiều phương pháp giải, nhưng học sinh chưa tìm ra phương pháp hiệu quả nhất để giải quyết bài tập. Thói quen của học sinh về giải bài tập Hóa học bao giờ cũng là viết phương trình hoá học, đặt ẩn, lập hệ phương trình. Phương pháp này chỉ phù hợp với những bài toán đơn giản, khi số ẩn và số phương trình đại số lập được bằng nhau. Mặt khác, với một câu hỏi trắc nghiệm khách quan trong đề kiểm tra (một tiết, học kì), đề thi tốt nghiệp, tuyển sinh vào Đại học, Cao đẳng với thời gian trung bình 1,8 - 2 phút/1 câu hỏi thì việc giải nhanh bài toán này là vấn đề khá nan giải. C. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ. I. Phương pháp giải một số dạng bài tập điển hình: I.1. Dạng đốt cháy Sắt trong không khí rồi cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa: Đây là dạng bài toán kinh điển về bài tập sắt và hỗn hợp sắt và oxit sắt. Ví dụ 1: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 2,8 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Tính giá trị của m? Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng Fe hhX (Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4) Fe bị oxi hoá thành Fe3+ bằng 2 chất oxi hoá là O và HNO3. Như vậy: + Khối lượng oxit sẽ là tổng của khối lượng sắt và oxi. + Trong cả quá trình: chất nhường e là Fe, chất nhận là O và HNO3. Giải quyết vấn đề: Ta có nNO = 0,125 mol, nFe = 0,225 mol Gọi số mol oxi trong oxit là x ta có: Chất khử Chất oxi hóa Fe Fe3+ + 3e 0.225(mol) 0,675(mol) O + 2e O2- x(mol) 2x(mol) + 3e (NO) 0,375(mol) 0,125(mol) Tổng electron nhường: 0,675 (mol) Tổng electron nhận: 2x + 0,375(mol) Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 0,675 = 2x + 0,375 x = 0,15 Mặt khác ta có: nên: m = 12,6 + 0,15x16 = 15 (gam). Ví dụ 2: Nung nóng m gam bột sắt ngoài không khí, sau phản ứng thu được 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 loãng thu được 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO2 có tỉ khối so với H2 là 19. Tính m và thể tích HNO3 1M đã dùng? Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng: + Hỗn hợp X gồm Fe và O trong oxit. + Xét cả quá trình ta thấy chỉ có Fe nhường e, Chất nhận e là Oxi và HNO3. + (HNO3) nhận electron tạo thành (NO) và (NO2). + Số mol (trong HNO3) ban đầu bằng tổng số mol (NO) trong muối và (NO) cộng với (NO2). Giải quyết vấn đề: Đặt số mol của NO là a (mol), NO2 là b (mol) Theo giả thiết ta có: Giải hệ PT ta được: Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 20 (1). Quá trình nhường và nhận e: Chất khử Chất oxi hóa Fe Fe3+ + 3e x(mol) 3x(mol) O + 2e O2- y(mol) 2y(mol) + 3e (NO) 0,375(mol) 0,125(mol) + 1e (NO2) 0,125 (mol) 0,125(mol) Tổng electron nhường: 3x (mol) Tổng electron nhận: 2y + 0,125+ 0,375 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,5 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ Giải hệ trên ta có x = 0,3 và y = 0,2 . Như vậy nFe = 0,3 mol vậy m = 16,8 gam. Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có: = + = + nên = 0,3*3 + 0,125 + 0,125 = 1,15 (mol) Vậy Ta cũng có thể dùng phương trình ion – electron để tìm số mol H+ chính là số mol HNO3 phản ứng: NO + e + 2H+ ® NO2 + H2O NO + 3e + 4H+ ® NO + 2H2O I.2. Dạng hỗn hợp sắt và các oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh: Ví dụ 3: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Tính m ? Phân tích đề: Ta coi như trong hỗn hợp X ban đầu gồm Fe và O. Như vậy xét cả quá trình chất nhường e là Fe chất nhận e là O và . Nếu chúng ta biết được số tổng số mol Fe trong X thì sẽ biết được số mol muối Fe(NO3)3 trong dung dịch sau phản ứng. Do đó chúng ta sẽ giải bài toán này như sau: Giải quyết vấn đề: Số mol NO = 0,06 mol. Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 11,36 (1). Quá trình nhường và nhận e: Chất khử Chất oxi hóa Fe Fe3+ + 3e x(mol) 3x(mol) O + 2e O2- y(mol) 2y(mol) + 3e (NO) 0,18(mol) 0,06(mol) Tổng electron nhường: 3x (mol) Tổng electron nhận: 2y + 0,18 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,18 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ: Giải hệ trên ta có x = 0,16 và y = 0,15 Như vậy mol vậy m = 38,72 gam. Với bài toán này ta cũng có thể quy về bài toán kinh điển: Đốt m gam sắt sau phản ứng sinh ra 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO. Chúng ta sẽ tính m rồi từ suy ra số mol Fe và từ đó tính số mol của sắt. Phát triển bài toán: Trường hợp 1: Cho nhiều sản phẩm khử như NO2, NO ta có vẫn đặt hệ bình thường tuy nhiên chất nhận e bây giờ là HNO3 thì cho 2 sản phẩm. Trường hợp 2: Nếu đề ra yêu cầu tính thể tích hoặc khối lượng của HNO3 thì ta tính số mol dựa vào bảo toàn nguyên tố N khi đó ta sẽ có: Hoặc theo phương trình ion- electron như sau: NO + 3e + 4H+ ® NO + 2H2O Từ đó có: số mol HNO3 phản ứng = số mol H+ = 4 * số mol NO Trường hợp 3: Có thể áp dụng cách giải trên cho hỗn hợp oxit các kim loại khác ngoài sắt. Ví dụ 4: Cho a g hỗn hợp gồm CuO; Fe2O3; FeO có số mol bằng nhau nung nóng với H2 thu được 6,4 g hỗn hợp D gồm 2 kim loại và 4 oxit. Hoà tan hoàn toàn D trong dd HNO3 loãng dư thu được 0,672 lit khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Tính a? Giải quyết vấn đề: Gọi số mol mỗi oxit CuO, Fe2O3, FeO trong a gam hỗn hợp đầu là x, ta có: Cu = x mol, Fe = 3x mol. Chất khử Chất oxi hóa Cu Cu2+ + 2e x(mol) 2x(mol) Fe Fe3+ + 3e 3x(mol) 9x(mol) O + 2e O2- y(mol) 2y(mol) + 3e (NO) 0,09(mol) 0,03(mol) Tổng electron nhường: 11x (mol) Tổng electron nhận: 2y + 0,09 (mol) Lập được hệ phương trình: 11x = 2y + 0,09 (theo bảo toàn electron) 64x + 56. 3x + 16y = 6,4 (khối lượng của hỗn hợp D) Giải ra được: x = 0,02225. Vậy a = 6,942 (g) I.3. Dạng khử không hoàn toàn Fe2O3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng: Ví dụ 5: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng. Sau một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Tính m ? Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận e là HNO3. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe2O3. Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan X trong HNO3 đề tính tổng số mol Fe. Giải quyết vấn đề: Theo đề ra ta có: Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1). Quá trình nhường và nhận e: Chất khử Chất oxi hóa Fe Fe3+ + 3e x (mol) 3x(mol) O + 2e O2- y(mol) 2y(mol) + 1e (NO2) 0,195(mol) 0,195(mol) Tổng electron nhường: 3x (mol) Tổng electron nhận: 2y + 0,195(mol) Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,195 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ PT: Giải hệ trên ta có x = 0,15 và y = 0,1275 Như vậy nFe = 0,15 mol nên m = 12 gam. Nhận xét: Với bài toán trên, ta cũng có thể giải theo cách tính số mol O bị CO lấy theo phương trình: và + 1e (NO2) Sau đó dựa vào định luật bảo toàn khối lượng ta có: m = 10,44 + mO. Phát triển bài toán: Nếu là dạng khử không hoàn toàn một oxit sắt khác (như Fe3O4 hoặc FeO) thì không thể áp dụng phương pháp trên được, mà dùng phương pháp quy về bài toán kinh điển: oxi hoá 1 lượng đơn chất Fe ban đầu bằng 2 chất oxi hoá là O và HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng để giải bài toán này. I.4. Dạng hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường: H+ (HCl, H2SO4 loãng...) Tổng quan: Đây không phải là phản ứng oxi hóa khử mà chỉ là phản ứng trao đổi. Trong phản ứng này ta coi đó là phản ứng của: và tạo ra các muối Fe2+ và Fe3+ trong dung dịch. Như vậy nếu biết số mol H+ ta có thể biết được khối lượng của oxi trong hỗn hợp oxit và từ đó có thể tính được tổng số mol sắt trong hỗn hợp ban đầu. Ví dụ 6: Cho 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với 260 ml HCl 1M thu được dung dịch X. Cho X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y. Nung Y ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được đến khối lượng không đổi được m(g) chất rắn. Tính m? Phân tích đề: Sơ đồ + Ta coi H+ của axit chỉ phản ứng với O2- của oxit + Toàn bộ Fe trong oxit chuyển về Fe2O3 + Từ số mol H+ ta có thể tính được số mol O trong oxit từ đó có thể tính được lượng Fe có trong oxit. + Nung các kết tủa ngoài không khí đều thu được Fe2O3 Giải quyết vấn đề: Ta có Theo phương trình: 2H+ + [O2-] H2O trong O2- là oxi trong hỗn hợp oxit 0,26(mol) 0,13(mol) = 0,13 (mol) mà theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe + mO =7,68(g) Nên mFe = 7.68 – 0,13*16 =5,6(gam) nFe = 0,1 mol Ta lại có: 2Fe Fe2O3 0,1(mol) 0,05(mol) Vậy m = 0,05*160 = 8 (gam). Nhận xét: Ngoài cách giải trên ta cũng có thể quy hỗn hợp về chỉ còn FeO và Fe2O3 vì Fe3O4 coi như là hỗn hợp của FeO.Fe2O3 với số mol như nhau. I.5. Dạng sắt và hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường: H+ (HCl, H2SO4 loãng...) Tổng quan: Dạng này cơ bản giống dạng thứ 4 tuy nhiên sản phẩm phản ứng ngoài H2O còn có H2 do Fe phản ứng. Như vậy liên quan đến H+ sẽ có những phản ứng sau: Như vậy chúng ta có thể dựa vào tổng số mol H+ và số mol H2 để tìm số mol của O2- từ đó tính được tổng số mol của Fe. Ví dụ 7: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với 700 ml HCl 1M thu được dung dịch X và 3,36 lít khí H2 (đktc). Cho X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y. Nung Y ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được được m(g) chất rắn. Tính giá trị của m? Phân tích đề: Sơ đồ + Ta coi H+ của axit vừa nhận electron để thành H2 và phản ứng với O2- của oxit + Toàn bộ lượng Fe ban đầu và trong oxit cuối cùng chuyển về Fe2O3 + Từ tổng số mol H+ và số mol H2 ta có thể tính được số mol O2- trong oxit từ đó tính được lượng Fe có trong oxit. Giải quyết vấn đề: Ta có Ta có phương trình phản ứng theo H+: Từ (1) ta có (với số mol H2=0,15mol) như vậy số mol H+ phản ứng theo phản ứng (2) là 0,4 mol (tổng 0,7 mol). Vậy số mol O2- là: 0,2 mol Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe + mO =7,68 Nên mFe = 20 – 0,2x16 =16,8 (gam) nFe = 0,3 mol Ta lại có 2FeFe2O3. Vậy m = 160 x 0,03/2 = 24 gam. I.6. Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương: Tổng quan: Trong số oxit sắt thì ta coi Fe3O4 là hỗn hợp của FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau. Như vậy có thể có hai dạng chuyển đổi. Khi đề ra cho số mol FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau thì ta coi như trong hỗn hợp chỉ là Fe3O4. còn nếu không có dữ kiện đó thì ta coi hỗn hợp là FeO và Fe2O3. Như vậy hỗn hợp từ 3 chất ta có thể chuyển thành hỗn hợp 2 chất hoặc 1 chất tương đương. Ví dụ 8: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3). Hòa tan 4,64 gam trong dung dịch H2SO4 loãng dư được 200 ml dung dịch X. Tính thể tích dung dịch KMnO4 0,1M cần thiết để phản ứng hết 100 ml dung dịch X? Phân tích đề: Theo để ra số mol FeO bằng số mol của Fe2O3 nên ta coi như hỗn hợp chỉ có Fe3O4. Sau khi phản ứng với H2SO4 sẽ thu được 2 muối là FeSO4 và Fe2(SO4)3. Dung dịch KMnO4 tác dụng với FeSO4 trong H2SO4 dư. Như vậy từ số số mol của Fe3O4 ta có thể tính được số mol của FeSO4 từ đó tính số mol KMnO4 theo phương trình phản ứng hoặc phương pháp bảo toàn electron. Giải quyết vấn đề: Vì số mol của FeO bằng số mol của Fe2O3 nên ta coi hỗn hợp chỉ chứa Fe3O4. Ta có: = (mol) PTHH: Fe3O4 + 4H2SO4 FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O 0,02(mol) 0,02 (mol) Trong 100 ml X sẽ có 0,01 mol FeSO4 = nên: Chất khử Chất oxi hóa Fe2+ Fe3+ + 1e 0,01(mol) 0,01(mol) + 5e 0,002(mol) 0,01(mol) Như vậy ta có: = 0,02 (mol) => (lít) hay 20 ml. Ví dụ 9: Cho m gam hỗn hợp oxit sắt gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 tan vừa hết trong dung dịch H2SO4 tạo thành dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 70,4 gam muối, mặt khác cho Clo dư đi qua X rồi cô cạn thì thu được 77,5 gam muối. Tính giá trị của m? Phân tích đề: Cho oxit tác dụng với H2SO4 ta sẽ thu được 2 muối FeSO4 và Fe2(SO4)3. Do đó ta có thể coi hỗn hợp ban đầu chỉ gồm hai oxit FeO và Fe2O3. Ta thấy khối lượng muối tăng lên đó là do phản ứng: 2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 2Cl- Như vậy khối lượng tăng lên đó là khối lượng của Clo. Vậy từ khối lượng của Clo ta có thể tính ra số mol của Fe2+ từ đó tính được số mol FeO, mặt khác ta có tổng khối lượng muối FeSO4 và Fe2(SO4)3 mà biết được FeSO4 vậy từ đây ta tính được Fe2(SO4)3 và như vậy biết được số mol của Fe2O3. Giải quyết vấn đề: Quy đổi hỗn hợp ban đầu về hỗn hợp mới gồm: FeO và Fe2O3 ta có PTHH: FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O Khối lượng tăng lên đó chính là khối lượng của Cl- có trong muối theo phương trình: 2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 2Cl- Vậy . Như vậy số Mà vậy: Nên Do đó: 0,2*72 + 0,1*160 = 30,4 (gam) Vậy m = 30,4 gam II. Một số bài tập vận dụng: Bài 1: Để m gam sắt ngoài không khí một thời gian được hỗn hợp rắn gồm Fe, FeO, Fe2O3, và Fe3O4 có tổng khối lượng là 30g. Cho hỗn hợp này tan trong HNO3 dư được 5,6 lít NO duy nhất (đktc). Tính m? (Đáp án: 25,2 gam) Bài 2: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3. Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp X đun nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64g chất rắn và 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với H2 là 20,4. Tính m ? (Đáp án:70,4 gam) Bài 3: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y (gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3) thì cần 0,05 mol H2. Nếu hoà tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y trong dung dịch H2SO4 đặc thì thu được khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất). Tính thể tích khí SO2 (đktc)? (Đáp án: 0,224 lít) Bài 4: Đốt cháy m gam sắt ngoài không khí sau một thời gian thu được 5,04 gam hỗn hợp X gồm sắt và các oxit sắt. Hòa tan hỗn hợp X trong HNO3 loãng dư thu được 0,784 lít khí (đktc) gồm NO và NO2 có tỉ khối so với H2 là 19. Tính m? (Đáp án: 3,92 gam) Bài 5: Đốt cháy 16,8 gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được hỗn hợp X gồm sắt và các oxit. Cho hòa tan hết X trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 5,6 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). b. Tính m? a. Nếu thay H2SO4 bằng HNO3 đặc nóng thì thể tích NO2 (đktc) là bao nhiêu? (Đáp án: a. 20 gam; b. 11,2 lít) Bài 6: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng. Sau một thời gian thu được hỗn hợp X nặng 44,64 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Hòa tan X bằng HNO3 loãng dư thu được 3,136 lít khí NO (đktc). Tính m? (Đáp án: 48 g) Bài 7: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng 18,08 gam Fe2O3 nung nóng. Sau một thời gian thu được hỗn hợp X nặng 13,92 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Hòa tan X bằng HNO3 đặc nóng thu được V lít khí NO2 (đktc). Tính V? (Đáp án: 11,648 lít) Bài 8: Hỗn hợp M có khối lượng 12 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Hoà tan hết M vào H2SO4 đặc, nóng dư thu được 3,36 lít SO2 (đtkc) duy nhất. Cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan? (Đáp số: 36 gam) Bài 9: Lấy m gam hỗn hợp (FeO, Fe2O3, Fe3O4) đem hoà vào HNO3 đậm đặc dư thì nhận được 4,48 lít NO2 (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X được 145,2 gam muối khan. Tìm giá trị của m? (Đáp số: 46,4 gam) Bài 10: Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg trong oxi, sau một thời gian thu được 2,71 gam hỗn hợp Y. Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch HNO3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Tính số mol HNO3 đã phản ứng? (Đáp số: 0,18 mol) Bài 11: Cho 11,2g Fe tác dụng với oxi được m gam hỗn hợp X gồm các oxit. Hòa tan hết X vào dd HNO3 dư thu được 896 ml NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Tính giá trị của m? (Đáp số: 15,04 gam) Bài 12: Để m gam bột Fe ngoài không khí một thời gian thu được 11,8g hỗn hợp gồm Fe và các oxit sắt. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp đó bằng dd HNO3 loãng thu được 2,24 lit khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là? (Đá
File đính kèm:
- SKKN_Su_dung_cac_dinh_luat_bao_toan_de_giai_bai_tap_ve_sat.doc